Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 45
Текст из файла (страница 45)
+ Фумарат. Пирофосфат бытро гидролизуется, и, таким образом, для синтеза одной молекулы моче- 18. Разрушение аминокислот и цикл мочеаины 165 н,й соо- н,й )! !! Н вЂ” й — С вЂ” й — С вЂ” Н Нй — С вЂ” йыт сн, н сн, СН ! Н СОО 7 ! 7 7 С СН7 СОО СН7 + ! С ~нт ООС Н н — С вЂ” йН,' Н вЂ” С вЂ” йН,4 СОО СОО Артнннносувцмнат Артнннн Оунарат Карбамоилфосфат синтезируется из который в свою очередь окисляется в оксаХН4, СО,, АТР и Н,О в результате слож- лоацетат.
Для этого промежуточного пропой реакции, катализируемой карбамаил- дукта, имеющего ключевое значение, сущефогфат-синтазой. Необычным свойством ствует несколько возможных путей превра- этого фермента является потребность щения: 1) он может подвергаться трансами- в Тч-ацетилглутамате для проявления его нированию в аспартат; 2) он может прсвраактивности. Сот+йН4 +2АТР+ Нго — ьнгй — С вЂ” Π— Р— О + 2АОР+Р, О «-Оксокнслотл Цнтруллнн Аеллрглт «.Амин клровмонлфосгрлт кислота Орннтнн Аргнннна- Оксвлолцвтвт сукцннат 1мочвлинл) Мелет / Аргнннн Фумарат Рис.
18.5. цикл мочевины, цикл трикарбоновых кислот и ~рансаминирование оксалоацетата связаны между собой через фумарат и аспартат. 18.6. Наследственные фермеитные нарушения цикла мочевпньт приводят к пшераммонемпи Высокая концентрация гтНл токсична для человека. Главный путь удаления ХН+ — это синтез мочевины в печени. Полное блокирование какой-либо из стадий цикла мочевины в печени, по-видимому, несовмес~имо с жизнью, потому что другого известного цуги синтеза мочевины не существует. Диагностированы наследственные нарушения, вызываемые частичным блокированием одной из реакций цикла мочевины. Общим признаком таких нарушений является иовышеннос содержание МНл в крови 1гипераммонсмия).
Почти полная недостаточность какого-либо из ферментов цикла мочевнны вызывает кому и приводит к смерти вскоре после рождения. Частичная недостаточность этих ферментов вызывает залержку умственного развилина, летаргию, временами рвоту. Малобелковая диета приводит к снижению содержания аммиака в крови и к улучшению клинической картины при мягких формах этих наследственных нарушений. Почему высокое содержание ХН+ токсично? Возможно, это объясняется тем, что высокая концентрация иона аммония сдвигае~ равновесие реакции, катализируемой глутамат-дегидрогеназой, в сторону образования глутамата, а это приводит к истощение а-оксоглутарата. Реакция может быть далее.
стимулирована путем включения ХНл Часть П. Генерирование 166 и хранение энергии в глутамат с образованием глутамина (раза. 21.21. Истощение а-оксоглутарата, промежуточного продукта цикла трикарбоновых кислот, приводит к уменьшению скорости образования АТР. Мозг отличается высокой чувствительностью к снижению содержания АТР. «.Оксоглутлрлт Глутлмлт. ын Мыл т дегндрогвнллл Глутамвт Глутлмнн. 4~ сннтетвтл Глутлмнн 18.7. Судьба атомов углерода распавшихся аминокислот Мы рассмотрели ряд реакций, приводящих к удалению из аминокислот а-аминогруппы и превращению ее в мочевину. Теперь мы обратимся к судьбе оставшихся углеродных скелетов. Стратегия разрушения аминокислот состоит в образовании главных промежуточных продуктов обмена веществ, ко.
торые могут преврищаться в глюкозу или окисляться в цикле трикарбоновых кислот. В самом деле, углеродные скелеты разнообразного набора из двадцати аминокислот направленно превращаются всего в семь молекул: пируват, ацетил-СоА, ацстоацетил-СоА, а-оксоглутарат, сукцинил-СоА, фумарат и оксалоацвтат. Мы сталкиваемся здесь еще с одним примером замечательной экономичности метаболических превращений. Аминокислоты, распадающиеся с образованием ацетил-СоА или ацетоацетил-СОА, называются кетогенными, поскольку в результате их распада повышается содержание кетоновых тел. Аминокислоты же, рас- . Ацатсацатпл СоА Цитрат и Оксо- гпутарат Рис.
18.6. 167 глюкоза Фосфооноп- пирулат ~ Оксалоа Фупарат СОА Ч Судьба углеродных скелетов аминокислот. Глюкогенные аминокислоты показаны красным цветом, кетогенные— желтым. пад которых приводит к образованию пирувата, и-оксоглутарата, сукцинил-СОА, фумарата или оксалоацетата, названы глнгкогенными. Возможность синтеза глюкозы из этих аминокислот обеспечивается тем обстоятельством, что указанные компоненты цикла трнкарбоновых кислот и пируват могут превращаться в фосфоенолпируват и затем-в глюкозу (разд. 15ЛЗ.).
Напомним, что у млекопитающих отсутствует путь, обеспечивающий непосредственный синтез глюкозы из ацетил-СоА или ацетоацетил- СоА. Из основного набора, включающего двадцать аминокислот, только лейцин является исключительно кетогенным. Изолейцин, лизин, фенилаланин, триптофан и тирозин о~носятся одновременно и к кето- генным, и к глюкогенным аминокислотам. Некоторые из их углеродных атомов появлянутся в ацетил-СоА или ацетоацетил- СоА, тогда как другие обнаруживаются в потенциальных предшественниках глюкозы. Остальные четырнадцать аминокислот являются чисто глюкогенными. 18.8.
Семейство С,-аминокислот: алании, серии в кистени преврапюются в пируват Пируват служит ппунктом входа» (в цикл трихарбоновых кислот) для трехуглеродных аминокислот: ад»нина, ссрина и цистеина (рис. 18.7). Трансаминирование аланина дает непосредственно пируват: Алании + а-Оксоглутарат — Пируват + Глутамат. Как указывалось выше (равд. 18.1), глутамат затем подвергается окислительному деза- минированию, приводящему к образованию ХНп и регенерированию а-оксоглутарата. Суммарная реакция этих превращений описывается уравнением Алании + ХАР— Пируват + + ХН+ + ХАГУН + Н+.
Другая простая реакция в распаде амино- кислот представляет собою деэаминирова- ние перина в лируват под действием серии- дегидратазы (разд. 18.3): Серии — Пируват + ХНп. Цистеин может превращаться в пируват различными путями с появлением атома серы в Нтб, $0~~ или 8СХ Возможно превращение в пируват и углеродных атомов двух других аминокислот. Глицин может превращаться в серии путем ферментативного присоединения гилроксиметильной группы (разд. 21.5).
Из треанина пируват может образовываться через аминоацетон. 18. Разрушение амниокислот н цикл мочевины Глицин гг' НгС вЂ” С вЂ” СОО ~ Нгн — СН2 С СНг Пнрунат Аминоацнтон Рис. 18.7. Пируват- «пункт входа» для аланина, серина, цистсина, глнцина и треонина, н нс — с-сн,— с-соо- 1 НГи ЫН МН2' н Глутамии Пролил Аргинии Гистидин Гнстндмн н н с=с — сн=с-соо- 21Н с н -оос-с — сн — сн -соо- 2 2 н глутаиат Уронанат о 1~ -оос-с — сн,— сн,-соо- о н — с-сн — сн — соог и нн с н и изнсоглхтарат Рис.
18.8, а-Оксоглутарат- «пункт входа» для некоторых Сг-аминокислот, которые сначала прсврашаются в глутамат. Фнмидмолон Ьпропионат 1 18.9, Семеиство С,-аминокяслот: аспартат н аппаратна превращаются в оксалоацетат Аспартаг., аминокислота, содержащая четыре атома углерода, прямо птранса иннмрувнгсн в оксилоицвнгапг, промежуточный продукт цикла трикарбоновых кислот: О Н !! -о-с-с-сн,— сн,-соонн. нн н ЛГ чгорнмимноглутанат О Н !! ! Π— С вЂ” С вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СОО г г и Н г+ Глута наг Аслирагнн гндролизуется под действием асларагнниэы, образуя Х~~ и аспартат, ко- Рис. 18.9. Часть И. Генерирование 168 и хранение энергии нн, ! н-с-соосн, Алании Аспартат + а-Оксоглутарат Оксалоацетат + Глутамат.
нн+ г н — с — соо- ! сн,он Серии нн+ н — с — соо Сн,зн Цмстанн нн' 2 н — с — соо" ! н — с — он сн, Трпоннн Превращение гистиднна в глу- тамат. н ) Нгй — С вЂ” Н вЂ” СНг — СНг — СНг — С вЂ” СОО 1(н ' ' ') 'н,н нн,. дрлгннн н н,н — сн,— сн,— сн,— с — соонн, Орннтин о н ) г г с — сн — сн — с — соо- Н нн,' т-Поггуальдагнд глутамннааоа кислоты н о г г С вЂ” СН вЂ” СН вЂ” С вЂ” СОО -О нн,. Глугаиаг его формиминовой группы на тетрагидрофолят, переносчик актнвироваиных одно- углеродных фрагментов (разд. 21.6).
Гггулгамин гидролизуется глутаминазой с образованием глутамага и МН~». Пролил и оргинин превращаются в у-полуальдегид глутаминовой кислоты, который затем окислястся в глутамат (рис. 18ЛО). 18 11. Сукциннл-кофермент А †пун включения в цикл трикврбоновых кислот дли некоторых аминокислот Сукцинпл-СоА является тем соединением (нпунктом входа»), в виде которого происходит включение в цикл трикарбоновых кислот некоторых углеродных атомов метионина, изолейцина, треонина и валина. Промежуточным продуктом, образующимся при распаде этих четырех аминокислот, служит метилмалоннл-СоА (рис. 18.11). Особенно интересен путь от пропионил- СоА к сукцинил-СоА. Пропионил-СоА в присутствии избытка АТР карбоксилируется с образованием о-изомера метилмалоннл-СоА, Эта реакция карбоксилирования катализируется лрояионил-ОоА — карбоксилазой, биотнновым ферментом, каталитический механизм которого сходен 18. Разрушение аминокислот и цикл мочевнны 1б9 Рис.
18.10. Превращение пролива и аргнннна в ыгутамат. торый затем подвергается трансаминированию. Напомним, что аспартат может также превращаться в йгумиригл через цикл моче- вины (разд. 18.5). Фумарат служит «пунктом вхола» для половины углеродных атомов тнрозина н фенилалаиина, что будет вкратце обсуждено ниже. 18,10. Семейство С„-аминокислот: некоторые аминокислоты превращаютсн в а-оксоглутарат через глутамат Углеродные скелеты некоторых пятиуглеродных аминокислот включаются в цикл трикарбоновых кислот в нюте а-оксогяумарами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
